Cómo determinar el número de segmentos del conmutador en un motor de CC
Si el recuento de segmentos es incorrecto, el problema no suele empezar en el dibujo. Empieza más tarde. Llega el conmutador de repuesto, el inducido no coincide, el taller se detiene y alguien tiene que explicar por qué un simple recuento se ha convertido en un retrabajo.
En nuestra fábrica, no empezamos con las barras de cobre. Empezamos por el bobinado.
La regla es bastante sencilla:
El número de conmutador segmentos es igual al número de bobinas de inducido activas.
Esa es la regla que importa. Todo lo demás son atajos, y los atajos necesitan condiciones.
Índice
La regla rápida que utilizan la mayoría de los compradores
Para una norma inducido de CC de doble capa con un lado de bobina por ranura por capa, el recuento suele ser:
Segmentos del colector = ranuras
Por eso, un inducido de 24 ranuras suele necesitar 24 segmentos. Una armadura de 36 ranuras a menudo necesita 36 segmentos. A menudo. No siempre.
Aquí es donde empiezan los errores. La gente recuerda el atajo y olvida la condición que lleva aparejada.
Las vías de cálculo que utilizamos
1. Cuando conozca el número de ranuras
Utilícelo sólo cuando el inducido sea un bobinado normal de doble capa y cada capa de ranura lleve un lado de bobina.
Segmentos = Ranuras
Este es el método más rápido para motores de producción estándar, sustituciones de servicio y muchos diseños OEM repetidos.
2. Cuando conozca los datos del conductor
Si el dibujo del inducido muestra el total de conductores activos y las vueltas por bobina, utilice directamente el número de bobinas:
Número de bobinas = Z / (2T)
Dónde:
- Z = total de conductores activos del inducido
- T = vueltas por bobina
Entonces:
Número de segmentos del colector = Número de bobinas activas
Ejemplo
Si:
- total conductores activos = 672
- vueltas por bobina = 8
Entonces:
Bobinas = 672 / (2 × 8) = 42
Así que la armadura necesita:
42 segmentos de conmutador
Sin adivinanzas. Sin atajos basados en ranuras.
3. Cuando la ranura no lleva sólo un lado de bobina por capa
Este es el caso que se cita erróneamente en correos electrónicos y peticiones de oferta.
Si hay m lados de bobina por ranura por capa, entonces:
Número de bobinas = m × S
Dónde:
- m = lados de bobina por ranura por capa
- S = número de franjas horarias
Y otra vez:
Segmentos = Bobinas activas
Por lo tanto, si una disposición de bobinado crea más de una bobina activa por progresión de ranuras, el recuento de ranuras por sí solo no es suficiente. Un inducido de 24 ranuras no significa automáticamente un conmutador de 24 segmentos. Vemos este error con demasiada frecuencia en los trabajos de reconstrucción.
¿Cambia el recuento de segmentos con el enrollado de vueltas y ondas?
No de la forma perezosa que la gente supone.
La vuelta y el bobinado ondulado cambian principalmente el patrón de conexión, El caminos paralelos, y el paso del conmutador. No anulan la regla básica de que las bobinas activas determinan los segmentos activos.
Una forma rápida de tenerlo claro:
- En bobinado simplex, los extremos de la bobina se conectan a segmentos conmutadores adyacentes
- En bobinado ondulado simplex, el paso del conmutador es aproximadamente dos pasos polares
- En ambos casos, sigue contando bobinas activas primero
Así que no, no se calcula el número de segmentos sólo a partir del número de postes. Y no, el recuento de cepillos tampoco da la respuesta.
Cuando “segmentos = ranuras” falla
Hay tres razones comunes.
Bobinas ficticias
Algunas armaduras de bobinado ondulado no pueden cerrarse eléctricamente con la combinación de ranuras disponible. En ese caso, una bobina sobrante puede permanecer en las ranuras para equilibrarlas mecánicamente pero permanecer inactiva eléctricamente.
Está físicamente ahí. No está activo. No lo cuentes como un conductor de segmento activo.
Segmentos conmutadores ficticios
A veces, un segmento sobrante puede unirse a un segmento adyacente y tratarse como un segmento efectivo en el esquema de bobinado.
De nuevo, el recuento de hardware y el recuento eléctrico activo dejan de coincidir uno a uno.
Disposición no estándar del bobinado
Una vez que el inducido deja de ser la disposición habitual de doble capa y una bobina por lado, el recuento de ranuras se convierte en una pista aproximada, no en un número de liberación.
En ese punto siempre volvemos a los datos de bobinado.
Una tabla práctica para decidir el recuento de segmentos
| Lo que tienes | Lo primero que comprobamos | Regla de trabajo | ¿Se puede citar inmediatamente? |
|---|---|---|---|
| Sólo recuento de ranuras | Tanto si se trata de un bobinado estándar de doble capa | Segmentos = Ranuras | Sí, si se confirma la disposición de las bobinas |
| Total conductores + vueltas por bobina | Número de bobinas activas | Segmentos = Z / (2T) | Sí |
| Número de ranuras + lados de la bobina por ranura y por capa | Densidad de bobinas en la ranura | Segmentos = m × S | Sí |
| Sólo muestra antigua | Tipo de bobinado, terminaciones de bobina, disposición activa | Cuenta bobinas activas, no sólo piezas de cobre visibles | No, necesita revisión de ingeniería |
| Bobinado de ondas con problema de cierre | Si existe bobina ficticia o segmento ficticio | Cuenta activo sólo elementos | No, nunca cites sólo el recuento de ranuras |
La comprobación de diseño que la gente se salta
Un recuento de segmentos puede ser matemáticamente correcto y seguir siendo malo para la fabricación.
Esa parte importa.
Si el número de segmentos es demasiado bajo, la tensión entre segmentos adyacentes aumenta y la conmutación se vuelve menos tolerante. Si el número de segmentos es demasiado alto, el paso entre segmentos es demasiado pequeño y el conmutador se debilita mecánicamente.
En nuestras revisiones de diseño, no nos limitamos al número de bobinas. También comprobamos si la disposición de los segmentos se mantiene dentro de los límites prácticos del conmutador en cuanto a paso y tensión entre segmentos. Esto es especialmente importante en motores de corriente continua de alta velocidad y en casos de reconstrucción en los que los datos del diseño original son incompletos.
Por qué es importante para las compras, no sólo para la ingeniería
A los equipos de contratación no les suele importar si el bobinado es de vuelta o de ola. Es justo. Lo que les importa es si la pieza pedida encaja, se envía a tiempo y evita el desguace.
Un recuento erróneo de segmentos genera tres riesgos directos:
- el conmutador no coincide con el devanado del inducido
- el trabajo de sustitución se estanca y el plazo de entrega se alarga
- la pieza puede requerir una reparación o una sustitución completa
Por eso siempre pedimos datos del bobinado, datos de la ranura del inducido o fotos de muestra antes de congelar el recuento de segmentos en un pedido personalizado. El recuento parece sencillo. El coste de equivocarse no lo es.
Cómo verificamos el recuento de segmentos antes de la producción
Cuando los clientes envían una nueva consulta, solemos confirmar el recuento de segmentos en este orden:
Si tiene un dibujo
Lo comprobamos:
- número de ranuras del inducido
- tipo de bobinado
- vueltas por bobina
- total conductores activos
- si existe alguna disposición de bobina ficticia
Si sólo dispone de una muestra antigua
Lo comprobamos:
- recuento de segmentos visibles
- patrón de conexión del elevador
- disposición de las ranuras
- signos de tratamiento ficticio
- si el antiguo colector era original o ya se había sustituido una vez
Este último punto es más importante de lo que se piensa. Una pieza de recambio encontrada sobre el terreno no siempre es una referencia fiable.
Errores comunes que siguen apareciendo
Error 1: Contar polos en lugar de bobinas
El número de polos afecta a la disposición del bobinado. No indica directamente el número de segmentos del colector.
Error 2: suponer que las franjas horarias siempre equivalen a segmentos
Sólo es seguro para el caso común de doble capa con la ocupación de ranuras prevista.
Error 3: Ignorar las bobinas ficticias en el bobinado de onda
Este es un clásico error de reconstrucción. El inducido parece completo. Eléctricamente, una bobina puede no ser parte del circuito activo.
Error 4: Citar una muestra antigua sin comprobar el bobinado
Hemos visto sustituciones de campo en las que el recuento de piezas visibles se copiaba hacia adelante aunque la reparación anterior ya había introducido un desajuste.
Guía rápida de selección
Si necesita una respuesta breve durante la cita, utilice esta secuencia:
- Contar bobinas activas
- Confirme el tipo de bobinado
- Compruebe si las ranuras corresponden realmente a las bobinas.
- Comprobación de bobina o segmento ficticio
- Libere el recuento de segmentos sólo después
Si todas las condiciones son estándar, la respuesta suele reducirse a una línea:
Para un inducido de CC estándar de doble capa, el número de segmentos del conmutador suele ser igual al número de ranuras.
Pero “normalmente” está trabajando ahí. No lo ignore.
Preguntas frecuentes
¿Los segmentos del conmutador son siempre iguales al número de ranuras de un motor de corriente continua?
No. Son iguales a los número de bobinas de inducido activas. En una armadura estándar de doble capa, que a menudo se convierte en segmentos = ranuras. Fuera de esa disposición, el acceso directo puede fallar.
¿Cómo se calculan los segmentos del colector a partir de los datos del bobinado?
Úsalo:
Segmentos = Z / (2T)
Dónde Z es el total de conductores activos y T son vueltas por bobina. Eso da el número de bobinas activas, que da el número de segmentos activos.
¿El número de polos determina el número de segmentos del colector?
No. El número de polos afecta a la disposición del bobinado y a las trayectorias paralelas. No define directamente el número de segmentos.
¿El bobinado de vueltas utiliza un recuento de segmentos diferente al del bobinado de ondas?
No por defecto. Lo que cambia es el esquema de conexión y el paso del conmutador. En ambos casos, el recuento de segmentos sigue el número de bobinas activas.
¿Puede un motor de corriente continua tener una bobina falsa y seguir pareciendo completo?
Sí. Una bobina ficticia puede permanecer en las ranuras para equilibrar mientras está eléctricamente inactiva. Por eso no siempre basta con el recuento visual.
¿Cuál es la forma más segura de confirmar el recuento de segmentos para un conmutador de repuesto?
Utilice el plano del inducido si está disponible. En caso contrario, verifique conjuntamente el esquema de bobinado, los datos del conductor, la disposición de las ranuras y las conexiones existentes del conmutador. El recuento de barras por sí solo no es un método de ingeniería fiable para todos los motores.
Comprobación final antes de hacer un pedido
Si el inducido es estándar, el recuento de segmentos puede resultar sencillo. Si el inducido es antiguo, está reparado, es ondulado o no está documentado, no lo es.
Esa diferencia decide si la pieza de recambio encaja en la primera tirada.
Si no está completamente seguro del recuento de segmentos del colector, envíenos su dibujo, datos del bobinado o fotos claras del inducido y el colector antiguo. Nuestro equipo de ingeniería comprobará el recuento de segmentos antes de realizar el presupuesto y le ayudará a evitar una fabricación incorrecta.
